某公路橋梁樁基問題及處理方案分析

作者簡介：王林杰（1997—），助理工程師，主要從事公路橋梁設計工作。

摘要：嵌巖樁是橋梁樁基常用的一種樁基類型，但經常由于地質勘探不明朗、巖面起伏較大，存在夾層或者孤石，以及橋梁樁基施工不規范等引起橋梁樁基檢測不合格，經常出現三類樁或四類樁。文章介紹了廣州增城區北繞線建設工程地質情況，闡述了原樁基采用嵌巖樁的設計方案，在進行地質補勘及成因分析后，認為該工程地質條件不足以按照嵌巖樁進行設計。對此，提出兩種處理方案，綜合比較后選擇加兩根D=1.2 m扁擔樁的方案進行處理，并對橋梁的承臺結構尺寸相應進行了調整。研究表明，在地質復雜地區進行地質勘察，要做到一樁一孔，保證地質資料的準確性和真實性，為設計人員提供充實的依據。

關鍵詞：橋梁工程；樁基工程；夾層；持力層；嵌巖樁

中圖分類號：U443.15

0 引言

中（微）風化花崗巖在工程中常常作為嵌巖樁的持力層，但中（微）風化巖面起伏大，經常存在夾層和孤石。趙杰等^[1]以深圳某高層建筑為例對嵌巖樁入巖界面判斷進行了探討，提出“一看，二摸，三觀察”的判斷方法；袁以堂等^[2]以廣西某高速公路為例對不同施工方式的橋梁樁基缺陷的成因和處理措施進行了研究，提出“壓漿法，鑿除法”等處理措施；虞夢澤^[3]以某山區橋梁工程為例，對橋梁樁基孔壁坍塌進行分析和處理。

本文依托實際工程，對于樁基施工中遇到的問題及其處理方案進行了探討。

1 項目背景

廣州增城區北繞線建設工程全長27.1 km。項目起于荔新公路，途經荔湖街、朱村街、荔城街和增江街，終點接廣汕公路荔三路口，采用設計時速80 km，雙向六車道，整體式路基寬40 m的技術標準建設，項目內有大橋7 237.4 m/15座，中小橋706 m/14座，設計樁基有數千根，設計樁基均為鉆孔灌注樁，采用沖擊鉆或旋挖鉆進行施工。

項目區內侵入體主要為二疊系（P）花崗巖，青灰色、肉紅色、灰白色，細粒或中粒花崗結構，塊狀構造，主要礦物成分為石英、長石和云母，按風化程度不同自上而下分為全風化、強風化、中風化及微風化，其中全強風化層厚度一般在5～35 m。

本文主要介紹該項目某橋梁樁基遇到的問題以及處治情況。該項目某跨線橋13^#橋墩平面位置及一般構造示意圖如圖1、圖2所示。13^#墩的大、小樁號側上部結構為30 m的預應力混凝土小箱梁和40 m的現澆箱梁，橋面寬度為16.25 m，柱式墩，樁基礎，13^#橋墩原設計為雙柱式帶蓋梁橋墩，樁基直徑均為1.8 m。

2 地質情況及樁基設計

2.1 地質情況

該項目某跨線橋13^#橋墩地質勘察階段，采用交錯布置的方式布置鉆孔，其中13^#-0樁基未布置原位地質鉆孔，而在13^#-1處布置。13^#-0樁基距離13^#-1鉆孔距離為8.95 m，13^#-1鉆孔顯示，在標高-10.07 m處進入中風化花崗巖，灰白色，細粒結構，塊狀構造，節理裂隙發育，巖芯呈短柱狀和碎塊狀，錘擊聲響，巖質較硬，鉆孔至底標高-22.07 m均為中風化花崗巖。13^#-0樁基距離13^#-4鉆孔距離為19.8 m，13^#-4鉆孔顯示在標高-16.81～-15.61 m處為中風化花崗巖，-23.11～-16.81 m為微風化花崗巖，-28.21～-23.11 m處為中風化花崗巖。其余鉆孔均距離13^#-0較遠，實際參考意義不大。

2.2 樁基施工情況

2.2.1 嵌巖樁入巖判斷方法

（1）結合地質資料，查看樁基有無原位地質鉆孔，如果有原位地質鉆孔，則結合地質鉆孔描述、巖樣和沖孔記錄判斷是否入巖；如果沒有原位地質鉆孔，則參考附近幾個地質鉆孔并結合巖樣和沖孔記錄判斷是否入巖。

（2）巖樣判斷。對于鉆孔灌注樁，常見的施工方法有沖擊鉆施工，旋挖鉆施工。

沖擊鉆施工的巖樣判斷：主要通過顏色和強度進行判斷。中風化花崗巖和微風化花崗巖顏色多呈青灰色，中風化花崗巖裂隙面常見褐色鐵染。中風化和微風化花崗巖強度較高，用手難以折斷。

旋挖鉆施工的巖樣判斷：旋挖鉆巖樣塊徑大，可用手掰，或者將巖樣互相碰撞，巖樣不破碎。可明顯判斷是否到達中風化巖面。

（3）沖孔記錄。由于沖擊鉆和旋挖鉆施工的沖擊速度不同，判斷標準也不相同。常見的強風化花崗巖沖擊速度為30 cm/2 h，中風化花崗巖沖擊速度為20 cm/2 h，微風化花崗巖沖擊速度為10 cm/2 h。旋挖鉆強風化花崗巖沖擊速度為100 cm/2 h，中風化花崗巖沖擊速度為30 cm/h，微風化花崗巖沖擊速度為20 cm/h。

2.2.2 樁基終孔情況

13^#墩樁頂標高為18.367 m，鉆孔灌注樁樁徑d=1.8 m。橫橋向兩個地質鉆孔13^#-1和13^#-4的平面距離為19.8 m，中風化花崗巖巖面相差5.54 m。

根據巖石渣樣、沖孔記錄表和周邊的地質鉆孔資料，建設單位、勘察設計單位、監理單位和施工單位一致確認，13^#-0樁基在標高-5 m處進入中風化花崗巖，根據“中風化花崗巖嵌巖深度≥2d（d為樁基直徑），微風化花崗巖嵌巖深度≥1.5d（d為樁基直徑）”的原則終孔。終孔前，每2 h取一次巖樣，并做好沖孔記錄，巖樣未發生變化，在標高-8.6 m處監理工程師現場確認終孔。

2.3 樁基抽芯檢測問題

根據抽芯檢測結果顯示，樁底持力層為強風化花崗巖，13^#-0樁基持力層不符合嵌巖樁設計要求。

3 成因分析及處理措施

3.1 地質補勘及成因分析

持力層不滿足嵌巖樁要求的原因，初步判斷是此處地質條件復雜，在樁基下面存在孤石或者夾層，導致樁基最終持力層在強風化巖中。為了能夠準確尋找原因，綜合考慮工程造價和處治時間，做出合理的補救措施方案，經過研討本次補鉆的大致思路如下：由于橫橋向13^#-1樁基的鉆孔和13^#-0樁基的抽芯可供該項目地質參考，同時考慮后期補救措施方案對補勘鉆孔加以利用，決定在13^#-0原孔位順橋向布設鉆孔13^#-0a和13^#-0b，鉆孔間距為7.5 m，詳見圖3。

3.1.1 地質補勘結果

根據地質補勘，13^#-0a鉆孔顯示在標高-8.59～-5.09 m處存在微風化夾層，標高-19.79～-8.59 m處為強風化巖，此處地層無完整的中（微）風化巖面作為嵌巖樁的持力層。同時，地質補勘的GSK13^#-0b鉆孔顯示，在標高-4.19 m處見中風化巖，從標高-13.99 m～-4.99處均為微風化巖。如圖4、圖5所示。

3.1.2 原因分析

根據后期補鉆的地質鉆孔顯示，此處地形條件特殊，距離7.5 m的兩個鉆孔地質條件相差較大，且存在微風化夾層，造成對嵌巖樁入巖界面的判斷不正確，且此處地質條件不足以按照嵌巖樁進行設計。

3.2 處理方案

鑒于原有樁已不能滿足承載力要求，因此需要對樁基進行調整。針對實際情況提出以下方案：方案一：加兩根D=1.2 m扁擔樁；方案二：在13^#-0原位沖鉆。見表1。

綜合比較方案一和方案二，最終決定采用方案一，加兩根D=1.2 m扁擔樁。13^#-0a樁基位置存在微風化花崗巖夾層，且穿透夾層后無中（微）風化花崗巖作為持力層，按照嵌巖樁設計已不能滿足要求，于是對13^#-0a樁基按照摩擦樁在標高-20 m處終孔。13^#-0b樁基在標高-4.19 m處見中風化巖石，在標高-4.99～-13.99 m均為微風化花崗巖，持力層滿足嵌巖樁設計要求，綜合考慮13^#-0b按照嵌巖樁在標高-6.59 m處終孔。

變更為扁擔樁后，對該橋梁的承臺結構尺寸相應進行了調整，見圖6。

4 結語

（1）地質勘察工作至關重要，現有的工程鉆孔布置大多是一墩柱一鉆孔交錯布置，遇到復雜地質情況時，不能清晰地探明地質情況。由于線性工程的復雜性，有些場地并未清理，勘察階段存在部分鉆孔尚未鉆探的情況。此時應盡量增加鉆探孔的數量，在地質復雜地區做到一樁一孔，保證地質資料的準確性和真實性，為設計人員提供充足的依據。

（2）對于特殊復雜地質條件，已探明附近存在夾層或者孤石的，應優先按照摩擦樁進行計算設計，如果摩擦樁樁長過長，再考慮嵌巖樁的設計。

（3）嵌巖樁入巖判斷應充分考慮周邊的總體地質情況和附近已經施工的樁基地質巖面情況，加強對現場鉆探的管理，每2 h打撈一次巖樣，并測量孔深，保存好巖石樣本和沖孔記錄，為判斷是否入巖提供依據。

（4）扁擔樁應用時，經常由于工程質量導致原來的樁基達不到設計承載力要求，或者樁基質量出現問題，需要對原樁基進行加固，此時可以采用兩根直徑較小的樁基代替原來的一根樁基。

（5）施工過程中應把控質量，在樁基施工前應該做好技術交底，確保每個墩柱的樁基施工都有鉆孔作為參考。如果沒有地質鉆孔參考，應及時反饋勘察設計單位進行補鉆。

參考文獻：

[1]趙 杰，賈少杰，賈海鵬，等.深圳花崗巖地區嵌巖樁入巖界面判斷探討[J].巖土工程技術，2023，37（1）：35-40.

[2]袁以堂，覃榮斌，黃啟明，等.淺談橋梁樁基缺陷成因及處理措施[J].西部交通科技，2010，36（16）：68-72.

[3]虞夢澤.某山區橋梁樁基孔璧坍塌分析及處理[J].山西建筑，2020，46（24）：69-71.